山區(qū)高速公路橋隧相容處理技術(shù)

山區(qū)高速公路橋隧相容處理技術(shù)

1橋互通立交段處理方案的影響隨著中國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和西部大發(fā)展戰(zhàn)略的實(shí)施，大鋼架的發(fā)展非常重要。山區(qū)路段地形、地質(zhì)復(fù)雜,溝谷陡峭,河流環(huán)繞,高速公路設(shè)計(jì)時(shí)橋隧相接不可避免,橋隧相接成為高速公路新景觀。因此,對(duì)于橋隧相接路段設(shè)計(jì)處理方案的成敗對(duì)工程施工安全、運(yùn)營(yíng)安全及高速公路與自然環(huán)境的協(xié)調(diào)統(tǒng)一意義重大。本文針對(duì)山區(qū)高速公路橋隧相連的形式,結(jié)合地形、地質(zhì)、施工、運(yùn)營(yíng)等影響因素,分析各種連接方式的優(yōu)缺點(diǎn),合理選擇并應(yīng)用于工程實(shí)際,以指導(dǎo)設(shè)計(jì)及施工。2橋隧道應(yīng)收部分山區(qū)高速公路橋隧相接地段一般山體較為陡峭,施工場(chǎng)地局促,線位較高,橋隧結(jié)合部處理困難。山區(qū)公路隧道一般采用連拱隧道和分離式隧道,相應(yīng)的橋隧相接主要有整幅式橋梁與連拱隧道相連、單幅式橋梁與分離式隧道或小間距隧道相連兩種情況。高速公路橋梁與隧道的斷面不等,橋隧相連的方式需遵循橋梁部分與隧道部分行車(chē)道平齊,護(hù)欄及路肩可根據(jù)需要進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整。橋隧相接主要分為:橋梁伸入隧道、隧道洞口進(jìn)行橋臺(tái)處理、隧道采用反削竹式類(lèi)洞門(mén)支撐于橋梁上。2.1隧道襯砌與配筋橋梁伸入隧道一般情況下縮減橋梁斷面或加大隧道斷面,使橋梁伸入隧道,隧道取消仰拱,可以橫系梁代替,橫系梁兼做橋臺(tái)臺(tái)帽,與隧道洞門(mén)共同受力。此類(lèi)情況考慮到橋臺(tái)、洞門(mén)共同受力,且洞身高度增大加多,需適當(dāng)加大隧道襯砌與配筋,同時(shí)作為臺(tái)帽的橫系梁也應(yīng)相應(yīng)加強(qiáng)。整幅橋梁與連拱隧道相連時(shí)由于連拱隧道開(kāi)挖跨度較大,施工工序繁多,開(kāi)挖和支護(hù)相互交錯(cuò),圍巖應(yīng)力變化和襯砌荷載轉(zhuǎn)換十分復(fù)雜,尤其是中隔墻受力,壓、拉、彎、扭、剪均有。而整幅橋梁伸入隧道后,中隔墻受力更為復(fù)雜,設(shè)計(jì)難度大,施工風(fēng)險(xiǎn)高,可實(shí)施性較差。單幅橋梁伸入分離式隧道或小間距隧道僅需要將橋梁斷面尺寸適當(dāng)進(jìn)行變化,保證橋隧凈空相同,在隧道內(nèi)取消防撞護(hù)欄后與隧道排水溝順接即可。橋梁變化段或護(hù)欄漸變段應(yīng)留有不小于15m長(zhǎng)度,以保證行車(chē)安全、順暢。2.2橋臺(tái)與隧道洞門(mén)受力從行車(chē)安全與施工的角度來(lái)看,橋梁不伸入隧道,即橋臺(tái)在隧道洞口進(jìn)行處理,橋臺(tái)直接作用于隧道洞口基巖或直接澆注橋臺(tái)與洞門(mén)緊貼,橋臺(tái)與隧道單獨(dú)受力,可以使隧道洞門(mén)不受橋梁荷載的影響。但此類(lèi)橋隧應(yīng)做好隧道及橋梁的防排水工作,同時(shí)要求有一定的施工場(chǎng)地,且對(duì)于洞口或橋臺(tái)基礎(chǔ)的基底承載能力較高。2.3反削竹式洞高速公路為保證隧道洞口的明暗交替或防止落石直接破壞橋梁,有時(shí)采用反削竹式洞門(mén)類(lèi)的洞口上部向外沿伸,下部采用支撐坐落于橋梁結(jié)構(gòu)上。此類(lèi)橋隧相接方式應(yīng)盡量對(duì)洞門(mén)采用輕型材料,避免由于荷載過(guò)大而增加橋梁結(jié)構(gòu)尺寸、配筋,影響工程造價(jià)。3橋隧道占比大,橋體系銜接段處理難度西商高速公路秦嶺南段地處秦嶺東麓,地形、地質(zhì)復(fù)雜、沿線滑坡、崩塌等不良地質(zhì)普遍存在,受地形、地質(zhì)等條件制約,該項(xiàng)目橋隧比例高達(dá)71%,其中橋梁占49.3%,隧道占20.1%,橋隧相連路段達(dá)到24處,橋隧銜接段處理是否妥當(dāng)直接影響全線總體設(shè)計(jì)的成敗。3.1隧道與基礎(chǔ)施工相結(jié)合石鴆河大橋?yàn)榉蛛x式橋梁,左右線起點(diǎn)接嶺底隧道出口,終點(diǎn)接黃沙嶺隧道進(jìn)口,橋梁墩高約20m,兩側(cè)山體陡峭,橋下石鴆河為二級(jí)水源保護(hù)地,河旁為通往龍王廟鄉(xiāng)縣道。兩岸山體地形破碎,巖石風(fēng)化嚴(yán)重,主要為強(qiáng)風(fēng)化片巖,若采用擴(kuò)大基礎(chǔ)隧道后退,則山體需大面積刷坡,嚴(yán)重破壞山體自然環(huán)境。若采用橋梁不伸入隧道,在隧道口進(jìn)行混凝土橋臺(tái)基礎(chǔ)施工(如圖2),則起點(diǎn)側(cè)橋臺(tái)占?jí)嚎h道凈空,終點(diǎn)側(cè)橋臺(tái)占?jí)汉拥啦?duì)石鴆河水源有一定污染,且存在石鴆河對(duì)終點(diǎn)橋臺(tái)的沖刷淘蝕影響。采用橋梁伸入隧道,則不用對(duì)山體進(jìn)行大面積刷破,且不會(huì)對(duì)山體的自然環(huán)境及石鴆河水源造成污染,施工方便,后期運(yùn)營(yíng)維護(hù)費(fèi)用少。綜合考慮后,設(shè)計(jì)采用橋梁進(jìn)入隧道方案。3.2結(jié)構(gòu)寬度,排水及防排水設(shè)計(jì)橋梁伸入隧道時(shí),取消隧道仰拱,加大隧道凈高,仰拱以橫系梁代替,橫系梁兼做橋臺(tái)臺(tái)帽。橋梁可通過(guò)調(diào)整箱梁濕接縫間距與懸臂長(zhǎng)度以達(dá)到上部結(jié)構(gòu)寬度略小于隧道凈寬的要求,以保證箱梁進(jìn)入隧道。橋梁在進(jìn)入隧道后取消防撞護(hù)欄設(shè)計(jì),同時(shí)應(yīng)做好隧道電纜槽與中心排水溝在橋隧相接處的順利過(guò)渡。黃沙嶺、嶺底隧道設(shè)中心排水溝,為保證排水順暢,橫系梁下設(shè)水槽保證隧道中心排水溝出水通過(guò)臺(tái)帽底進(jìn)入橋下。在隧道洞口山坡設(shè)置急流槽等消能、防沖刷措施,做好防排水設(shè)計(jì),保證隧道洞口、橋臺(tái)岸坡穩(wěn)定。同時(shí)在距離隧道洞口不小于15m處應(yīng)進(jìn)行護(hù)欄的漸變過(guò)渡,保證行車(chē)、運(yùn)營(yíng)安全。3.3考慮巖荷載作用的大洞身分析由于橋梁伸入隧道加大了隧道的凈高,且隧道仰拱調(diào)整為橫系梁后兼做臺(tái)帽,導(dǎo)致洞身與主梁共同受力,洞身除承受?chē)鷰r荷載外還要承擔(dān)橋梁荷載及相應(yīng)活載。進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析時(shí)考慮圍巖荷載作用于洞身,同時(shí)橫系梁處考慮承受上部箱梁恒載及汽車(chē)活載。從計(jì)算結(jié)果看,不考慮橋梁進(jìn)洞前二襯洞身最大彎矩在拱頂,彎矩為173.0kN·m,最小彎矩為拱腰處210.4kN·m,考慮橋梁進(jìn)洞后拱頂、拱腰彎均矩略有減小,但橫系梁處負(fù)彎矩增加近10%,同時(shí)橫系梁跨中出現(xiàn)正彎矩。這主要是由于考慮到箱梁及活載重量作用在橫系梁導(dǎo)致。兩工況洞身軸力變化不大。故在考慮橋梁伸入隧道時(shí),應(yīng)適當(dāng)加大底部橫系梁尺寸及配筋,不能按橋梁擴(kuò)大基礎(chǔ)配置構(gòu)造鋼筋的原則進(jìn)行配筋,而應(yīng)根據(jù)實(shí)際受力情況合理配置。4橋再經(jīng)濟(jì)效益分析結(jié)合西商高速公路秦嶺南段橋隧相接設(shè)計(jì)典型實(shí)例,通過(guò)對(duì)山區(qū)高速公路橋隧相接設(shè)計(jì)相關(guān)問(wèn)題的探討,得出以下結(jié)論:(1)橋隧相接設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)結(jié)合實(shí)際地形、地質(zhì)條件,施工條件、后期運(yùn)營(yíng)、維護(hù)等綜合因素合理確定所采用的橋隧相接形式。(2)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)充分重視橋隧相接路段的運(yùn)營(yíng)安全,除應(yīng)做好護(hù)欄的合理過(guò)渡外,還應(yīng)加強(qiáng)